存储行业风云:回顾2023年,展望2024年

无论底层如何暗流涌动或风平浪静,湖面始终是一片平静。这是湖面与湖底一同构成的景色,也是我认为可以形容过去2023年和未来2024年即将呈现的存储市场动态,需要密切关注的是“湖底”如AGI等各种因素带来的变化。

对此,我总结了2023年及未来值得关注的部分存储行业大事件或新趋势:

1、玻璃存储的工业化未来

数据存储设备消耗了很大一部分数据中心能源。 因此,随着人们对碳中和的日益关注,新的法规正在推动控制数据(以及碳)消耗的需要。而玻璃存储技术在未来将成为高容量、高密度、高效率且环境稳定的存储解决方案。

以下是基于石英玻璃的多维永久光存储技术的第一完成人,华中科技大学武汉光电国家研究中心张静宇博士及其团队研发的玻璃存储技术趋势总结:

五维永久光存储技术:这项技术通过在玻璃体内三维任意点存储数据,利用结构方向和强度实现单个数据点存储多个比特位,达到99%的透过率,存储层数可达400层甚至1000层,最高存储容量可达360TB。

写入速度显著提升:采取有别于微软、南安普顿的技术路线,通过转动快速写入技术等原理创新,将写入时间下降到ps量级,实现旋转读写,大幅提高存储效率。

更高的存储密度和容量:实现写入点间距400纳米,验证了4TB的存储容量,比微软更为先进。

实现工业化:在实际写入实验中,原始误码率低于1%的占98%,满足工业化要求。

未来发展目标:预期到2025年,玻璃存储容量将提升到10TB,写入速度单介质提升数十MB/s,脉冲能量消耗降低至现有能量的10%,使用寿命近乎无限,且具有耐高温和耐高压的特性。

2、每年最爱吃的瓜——收购案

今年业内小的收购案不断,值得一提的是今年11月22日博通完成了对vmware 610亿美元的收购案,可能会改变存储市场的竞争格局,VMware作为虚拟化和云计算解决方案的领导厂商,其产品组合和市场地位将增强博通在存储市场的竞争力,使其提供从硬件到软件、从数据中心到云计算的全面解决方案。博通最近的一个大动作是VMware的产品销售模式调整,全面终止买断授权改为订阅模式。

还有一个收购案MaxLinear以38亿美元收购慧荣科技,也是去年官宣,今年有点坎坷,中国市场监管总局对此收购案提出了五项附加性限制条件。后面就是7、8月份MaxLinear单方面终止收购,慧荣不同意的一场拉锯战,收购走向不明,但如果成功确实会改变整体芯片设计行业的格局,这里提一下。

3、MRAM推动软件定义汽车发展

IDC亚太区研究总监郭俊丽曾指出,从企业视角来看,为了应对存储芯片产业下行现状,各大企业纷纷通过减产、降薪、裁员、减少投资、放缓技术升级等方式降本;同时开拓类似汽车、工业、人工智能、物联网等业务增收,以度过产业艰难期。与消费电子不同,汽车电子依然火热,2023年新能源汽车可能实现900万辆的规模,渗透率超过30%。汽车电动化的发展也加速对汽车存储的需求。

在本周的IEEE MRAM论坛上,NXP、Global Foundries和三星等公司也展示了MRAM在汽车应用方面的进展,预计在接下来的几年内,汽车MCU/SoC供应商将转向使用嵌入式MRAM(eMRAM),几乎所有新车都将配备eMRAM,这也预示着存储行业的一个新趋势——利用先进存储技术支持更复杂、更高效的汽车系统。

STT-MRAM是在MRAM的基础上提供了更高效的写入机制和更高的性能,在如汽车电子和高性能计算等应用领域将成为一个重要的技术方向。

当然MRAM还有企业级存储方向的应用,主要参与企业包括国内驰拓科技,致真存储,美国公司Everspin(其第三代产品以垂直磁化STT-MRAM为主)。还有SCM低延迟硬盘服务器,主要参与企业为Everspin和IBM。

4、不言之变——存算一体化,CXL,RISC-V,DNA存储

不言之变并不是说它们今年没有发声,而是这四项技术在几年前的盘点中就已经出现,未来也会成为常规关注点,重要的话要说三遍+:

存算一体化:现在我们知道真正的存算一体。是在存储器里进行计算的存内计算,利用存储器内电阻特性计算,通过电阻值来区分多种状态,电压和电阻都是变量,利用欧姆定律,输出结果是电流,一个晶体管就可以完成一次计算过程。

国内存算一体化企业包括知存科技,恒烁半导体,杭州闪亿,新忆,后摩智能等。2022年,知存科技量产了全球首颗存算一体SoC芯片WTM2101。今年WTM2101已在TWS耳机、助听器、AR眼镜、智能家居控制等终端设备中实现商用。

CXL:CXL本身建立在PCIe 5.0协议基础上,分三种模型,由三个子协议排列组合而成,CXL.io就是PCIe 5.0升级版,负责为I/O设备提供一个非连贯的加载/存储接口,必不可少, CXL.cache是支持设备访问处理器内存,CXL.mem是支持处理器访问设备附加内存。其实相当于给io配装备,不同组合获得技能不同。

目前市场最新产品支持到CXL 2.0,增加了交换机功能、加密和对持久内存的支持。开始把内存从服务器里拿出来,放到一个单独设备里,服务器自己只有很少一部分内存,当需要内存的时候从单独的内存设备里取出来。

还是那句话,CXL正在引发一场重大的存储架构变革,静待即可。

RISC-V:RISC-V,作为一种开放标准的指令集架构(ISA),正在成为存储技术领域发展的一个重要趋势。RISC-V允许开发者自由地设计专门针对其应用需求的处理器,这在存储技术领域尤为重要。

在存储设备中,处理器用于管理数据的读写、加密、错误检测和修正等多种复杂操作。RISC-V的灵活性意味着制造商可以开发出专门优化用于特定存储任务的处理器,这可以大大提高存储设备的性能和效率。例如,针对大数据分析或高速网络通信的存储解决方案可以通过RISC-V架构来定制高效处理器,以更好地处理这些应用的特定需求。

此外,RISC-V作为一种开源和免版税的架构,为存储技术的创新和多样化发展提供了更广阔的空间。

DNA存储:之前只是概念,今年已经有一家专注DNA 数据存储技术开发的初创公司密码子在闪存峰会上分享了DNA存储的相关内容。

原理是先把计算机里的数据转换成DNA可以理解的语言即DNA使用的四个字母代码——“A”、“T”、“C”和“G”。然后,用特殊的机器和化学物质,真的制造出带有这些代码的DNA。这些DNA就像是超级小的存储卡,可以保存很多信息。想要读取或者查看这些存储在DNA中的信息时,需要再次使用特殊的机器来读取DNA代码,并把它转换回计算机可以理解的形式。

因此,DNA存储是一种使用我们身体内部物质的新方法,用于保存和读取大量数据,但目前尚需要考虑读写成本问题。

5、AIGC变革的第二年

我想今年应该是大家把GPT,以及国内一些大模型玩出花一年,也是数据量暴增的一年,大家都在努力给AIGC锦上添花。存储方面,运行大模型做训练和推理的CPU/GPU服务器会要求更新更多,其中就包括用于GPU的高带宽内存HBM。另外带动PCIe 4.0和5.0 SSD市场需求也不断增加。

AI/ML集群需要PB级容量,大模型训练运行还要高速数据集读取和写入,要求软硬件提升并行访问速度,这要求存储阵列高容量和高速IO。

除此之外,AI能力也会带动云服务需求,甚至成为市场竞争力。因为大模型可以用存储在云上的数据集来投喂,但需要从其底层对象库实现更快地访存数据,类似AWS、Azure和谷歌用 GPUDirect的方式把数据从S3和Azure Blob存储传送到GPU实例里。

另一个值得关注的是谷歌发布的多模态模型Gemini(双子座),ChatGPT可以理解静态的图片和文字,这个模型更酷,可以实时理解、操作和组合不同类型的信息,除了文本、代码、图片,还有动态的音频和视频。不过真正对标GPT-4的Gemini Ultra要到明年年初才正式上线,到时候会不会又引起一波AI热潮,可以观察一下。

6、NAND行业会不会三足鼎立就看2024年了

2023年10月底西部数据正式宣布将其NAND闪存和HDD业务拆分为两家独立公司,2024下半年开始。而早在8月份就有消息传出,西部数据在就与铠侠进行的200亿美元股票合并进行深入谈判,此后该动作遭到铠侠背后金主贝恩资本的公开反对。反对归反对,西部数据自己先拆分了,如果西部数据后续和铠侠合并案谈妥,那么,合并后的业务将占全球闪存生产和收入的 30% 至 35%,会超过三星。而美光则会以13.7%的份额排在最后。是各自IPO还是联合对战第一名,明年见分晓。